厦门莫格电气自动化有限公司

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运动控制系统是以电动机为控制对象，以控制器为核心，以电力电子、功率变换装置为执行机构，在控制理论指导下组成的电气传动控制系统。运动控制系统多种多样，但从基本结构上看，一个典型的现代运动控制系统的硬件主要由上位计算机、运动控制器、功率驱动装置、电动机和传感器反馈检测装置和被控对象等几部分组成，如图1所示。电动机及其功率驱动装置作为执行器主要为被控对象提供动力，特别设计应用于伺服系统的电机称之为伺服电机，通常内含位置反馈装置，如光电编码器。目前主要应用于产业界的伺服电机包括直流伺服电机、永磁交流伺服电机与感应交流伺服电机，其中以永磁交流伺服电机占大多数。

图1 典型运动控制系统组成

运动控制器是以中心逻辑控制单元为核心、以传感器为信号敏感元件、以电机或动力装置和执行单元为控制对象的一种控制装置。其功能在于提供整个伺服系统的闭路控制，如位置控制、速度控制和转矩控制等。

一、运动控制器的分类

目前市场上的运动控制器根据不同的方法有不同的分类。

（1）按被控对象分类

根据应用场合被控对象的不同可分为步进电机运动控制器、伺服电机运动控制器和既可以对步进电机进行
控制又可以对交流伺服电机进行控制的运动控制器。

（2）按结构进行分类

· 基于计算机标准总线的运动控制器

基于总线的运动控制器是利用计算机硬件和操纵系统，并结适用户开发的运动控制应用程序来实现的，具有高速的数据处理能力。总线形式上主要有ISA接口、PCI接口、VME接口、RS232接口和USB接口等。这种运动控制器大都采用DSP或微机芯片作为CPU，可完成运动规划、高速实时插补、伺服滤波控制和伺服驱动、外部IO之间的标准化通用接口功能，同时随控制器还提供功能强大的运动控制软件库C语言运动函数库、Windows DLL动态链接库等，可供用户根据不同的需求，在DOS或WINDOWS等平台下自行开发应用软件，组成各种控制系统。

例如美国Deltatau公司的PMAC多轴运动控制器，采用Motorola公司的高性能数字信号处理器DSP5600X作为CPU，可以最多同时控制8根轴，与各种类型的主机、放大器、电机和传感器一起完成各种功能。英国阿沃德公司的TRIO运动控制卡、固高科技(深圳)有限公司的GT系列运动控制器产品和美国NI公司的NI系列运动控制器等都是这类产品。

从用户使用的角度来看，这些基于PC机的运动控制器之间的差异主要是硬件接口(输进输出信号的种类、性能)和软件接口(运动控制函数库的功能函数)。

· Soft型开放式运动控制器

基于Soft型开放式运动控制器提供给用户很大的灵活性，它的运动控制软件全部装在计算机中，而硬件部分仅是计算机与伺服驱动和外部IO之间的标准化通用接口，如同计算机中可以安装各种品牌的声卡、CDROM和相应的驱动程序一样。用户可以在Windows平台和其他操纵系统的支持下，利用开放的运动控制内核，开发所需的控制功能，构成各种类型的高性能运动控制系统，从而提供给用户更多的选择和灵活性。

这种控制器的典型产品有美国MDSI公司的Open CNC、德国PA(Power Automation)公司的PA8000NT，美国Soft SERVO公司的基于网络的运动控制器和国内的固高科技有限公司的GO系列运动控制器产品等。Soft型开放式运动控制的特点是开发、制造本钱相对较低，能够给予系统集成商和开发商更加个性化的开发平台。此类产品的价格国内产品普遍要低于国外产品，但在技术性能上也存在一定差距。

·嵌进式结构的运动控制器

这类运动控制器是把计算机嵌进到运动控制器中的一种产品，它能够独立运行。运动控制器与计算机之间的通讯依然是靠计算机总线，实质上是基于总线结构的运动控制器的一种变种。在使用中，采用如产业以太网、RS485、SERCOS、Profibus等现场网络通讯接口联接上级计算机或控制面板。嵌进式的运动控制器也可配置软盘和硬盘驱动器，甚至可以通过Internet进行远程诊断，例如美国ADEPT公司的SmartController，固高科技公司的GU嵌进式运动控制平台系列产品等。